[发明专利]一种直流耗能装置及直流发电系统

说明书

一种直流耗能装置及直流发电系统，直流耗能装置包括：IGBT串联阀组，其首端用于连接直流线路的正极；耗能阀组，包括多个依次串联的耗能电阻，多个串联的耗能电阻形成串联电阻结构；串联电阻结构的首端与IGBT串联阀组的尾端连接，尾端用于连接直流线路的负极；AVC控制单元，其具有多个电压信号采集端口、多个电压控制信号输出端口，AVC控制单元用于调整多个IGBT门极的输入信号。本发明实施例通过AVC控制单元可以实现对IGBT串联阀组中每一个IGBT的门极输入信号的调整，从而可以保证每个IGBT的门极输入信号尽可能的相等，进而使所有IGBT能够满足开通和关断一致性。本发明实施例不再采用模块化技术方案，克服了器件数量多、成本高、可靠性低、设备需要预充电等缺陷。

技术领域

本发明属于远程输电领域，具体涉及一种直流耗能装置及直流发电系统。

背景技术

在高压直流输电系统中，如果当受电端发生故障时功率无法及时送出，发电端产生的能量将在直流侧累积，造成直流输电系统故障，对设备的安全运行造成危害。

为了使高压直流输电系统在电网发生短时故障后能够快速恢复，直流耗能装置是至关重要的设备。它通过电力电子器件的控制来投入电阻，电阻的投入将使直流电压下降，当电阻的耗能超过直流侧累积能量，直流电压就会下降；此时，再去关断电阻放电回路，直流电压再次上升。如此反复的开通和关断电阻支路，形成滞环控制的效果，能够在电网故障期间消耗多余功率，保护设备安全。

直流耗能设备必须要使用IGBT开关器件，如果开关器件直接串联成阀串来承受高压，对IGBT开关器件开通和关断一致性要求很高，一旦出现开通和关断不一致，会导致部分阀串过压烧毁。因此，现有的耗能设备基本采用电容分压或者模块化技术方案，这些方案能够有效解决阀串过压的问题。但是存在器件数量多、成本高、可靠性低、设备需要预充电等缺陷。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种直流耗能装置，所述直流耗能装置解决了直流耗能装置中IGBT开通和关断一致性差的问题。本发明还提出了一种直流发电系统。

根据本发明第一方面实施例的直流耗能装置，包括：IGBT串联阀组，其首端用于连接直流线路的正极；耗能阀组，包括多个依次串联的耗能电阻，多个所述串联的耗能电阻形成串联电阻结构；所述串联电阻结构的首端与所述IGBT串联阀组的尾端连接，尾端用于连接所述直流线路的负极；AVC控制单元，其具有多个电压信号采集端口、多个电压控制信号输出端口，多个所述电压信号采集端口用于一一对应采集所述IGBT串联阀组中的多个IGBT的集电极-发射极电压，多个所述电压控制信号输出端口分别与多个所述IGBT的门极一一对应连接，以用于调整多个所述IGBT门极的输入信号。

根据本发明实施例的直流耗能装置，至少具有如下技术效果：通过耗能阀组可以实现对电能的消耗，达到防止高压直流输电系统中发电端能量积累的问题；通过将IGBT串联阀组与耗能阀组串联，则可以达到通过IGBT串联阀组控制耗能阀组通断的目的，从而有效的控制耗能阀组耗能的状态，起到防止高压直流输电系统中发电端输出电压过低或过高的作用。通过AVC控制单元可以实现对IGBT串联阀组中每一个IGBT的门极输入信号的调整，从而可以保证每个IGBT的门极输入信号尽可能的相等，进而使所有IGBT能够满足开通和关断一致性，避免了IGBT开通和关断不一致会导致部分阀串过压烧毁的情形。此外，本发明实施例的直流耗能装置不再采用模块化的技术方案，克服了器件数量多、成本高、可靠性低、设备需要预充电等缺陷。

根据本发明的一些实施例，所述AVC控制单元包括多个控制子电路，每个所述控制子电路包括：输入校正单元，其具有用于采集所述IGBT的集电极-发射极电压的正输入端、用于连接基准电压的负输入端、输出端；比例校正单元，其输入端与所述输入校正单元的输出端连接；门极放大电路，其输入端与所述比例校正单元的输出端连接，输出端与所述IGBT的门极连接；所述比例校正单元和门极放大电路用于降低输出偏差。